Bor nitrür katkılı polimerik membranların dayanım ve fiziksel arıtma performanslarının optimizasyonu
Optimization of strength and physical filtration performance of boron nitride alloyed polymeric membranes
- Tez No: 982442
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞULE KAPKIN, DOÇ. DR. SEVGİ GÜNEŞ DURAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Atık su arıtma, Fiziksel arıtma, Polimerik membranlar, Su arıtma, Waste water treatment, Physical treatment, Polymeric membranes, Water treatment
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasının temel amacı; ülkemizde rezerv açısından oldukça zengin olan ve başta kompozit malzeme ve ürünlerde alaşım hammaddesi olarak kullanılmak üzere pek çok endüstriyel uygulamada da yaygın Şekilde kullanılan bor madeninin kullanım alanlarını genişletmek ve mevcut polimerik membranların teknik özelliklerinin iyileştirilmesine ve buna bağlı olarak fiziksel filtrasyon performansına katkı sunmaktır. Bor madeninden elde edilen hekzagonal bor nitrür (h-BN), yüksek sıcaklık dayanımı, kimyasal inertlik, termal iletkenlik, yüksek sertlik ve mekanik dayanıklılık gibi özellikleri nedeniyle endüstride seramik üretimi, refrakter malzemeler, kesici takımlar ve kaplama teknolojileri gibi alanlarda yaygın olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, h-BN'nin polimerik membran yapısına dahil edilmesinin; membranın mekanik dayanımına, yüzey özelliklerine, hidrofiliklik seviyesine ve fiziksel filtrasyon performansına etkileri incelenmiştir. Çalışmada polieter sülfon (PES) esaslı membran çözeltileri, ağırlıkça farklı h-BN katkı oranlarıyla (%0, %0.1, %0.25, %0.50, %1) hazırlanmış ve düz plaka tipinde membranlar üretilmiştir. Üretilen membranlar FTIR, temas açısı ölçümü, zeta potansiyeli analizi, saf su akısı testi, SEM görüntülemesi ve DMA çekme testi gibi çeşitli karakterizasyon yöntemleriyle değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, düşük ve orta BN katkı oranlarının membranların yüzey özelliklerini iyileştirerek hidrofilikliği artırdığını, mekanik dayanımı geliştirdiğini, saf su akısını arttırdığını ve böylece arıtma performansını olumlu yönde geliştirdiğini ortaya koymuştur. Ancak yüksek BN katkılarında partikül aglomerasyonu nedeniyle performansın azaldığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, belirli bir katkı oranının membran performansı için optimum olduğu belirlenmiş ve bu katkının polimerik membran teknolojilerinde potansiyel olarak kullanılabilirliği ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
The primary objective of this thesis is to expand the utilization areas of boron, which is abundantly available in our country and widely used as an alloying raw material in composite materials and products, as well as in various industrial applications, while contributing to the enhancement of the technical properties of existing polymeric membranes and, consequently, to the improvement of their physical filtration performance. Hexagonal boron nitride (h-BN), derived from boron, is widely employed in the industry for the production of ceramics, refractory materials, cutting tools, and coating technologies due to its high thermal resistance, chemical inertness, thermal conductivity, high hardness, and mechanical durability. In this study, the incorporation of h-BN into polymeric membrane structures was investigated in order to evaluate its effects on the mechanical strength, surface properties, hydrophilicity, and physical filtration performance of the membranes. Polyethersulfone (PES)-based membrane solutions were prepared with various h-BN loadings (0%, 0.1%, 0.25%, 0.50%, and 1% by weight), and flat-sheet membranes were fabricated. The produced membranes were evaluated through multiple characterization techniques, including FTIR spectroscopy, contact angle measurements, zeta potential analysis, pure water flux testing, SEM imaging, and DMA tensile testing. The obtained results demonstrated that low and moderate BN loadings improved the surface properties of the membranes, enhanced hydrophilicity, increased mechanical strength, and elevated pure water flux, thereby positively influencing overall filtration performance. However, excessive BN loadings resulted in particle agglomeration, leading to a decline in performance. Consequently, an optimal additive concentration was identified, and the study revealed the potential applicability of this additive in polymeric membrane technologies.
Benzer Tezler
- Fabrication and characterization of polyvinylidene fluoride based hollow fiber ultrafiltration membranes blended with nanoparticles
Nanoparçacık katkılı poliviniliden florür esaslı delikli elyaf ultrafiltrasyon membranlarının üretimi ve karakterizasyonu
YAPRAK SUBAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiYıldız Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BUĞRA ÇİÇEK
- Pem yakıt pilleri için SPSf/hBN/MWCNT-OH nanokompozit membranların geliştirilmesi, yanıt yüzey metodolojisi ile membran hazırlama ve hücre performans parametrelerinin optimizasyonu
Development of SPSf/hBN/MWCNT-OH nanocomposite membranes for pem fuel cells, membrane fabrication and optimization of cell performance parameters using response surface mathodology
TOLGA KOCAKULAK
- Bor nitrür içerikli nemsiz proton iletken polimer membranlarin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of boron nitride based anhydrous proton conductive polymer membranes
KÜBRA ZEYNEP ASLIYÜKSEK
- Influence of boron nitride addition on the performance of high temperature PEM fuel cell based on polybenzimidazole membrane
Polibenzimidazole temelli yüksek sıcaklık PEM yakıt hücresinin performansına bor nitrit ilavesinin etkisi
DEDAR EMAD HUSSIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiAtılım ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ASSOC. DR. YILSER DEVRİM
- Hekzagonal bor nitrür katkılı üç boyutlu polimerik iskelelerin kemik doku mühendisliği amacıyla üretim ve karakterizasyonu
Production and characterization of hexagonal boron nitride doped three-dimensional scaffolds for bone tissue engineering
DENİZ AKİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyoteknolojiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZMİ EKREN